论文摘要
随着太阳能技术的发展及人们对交通安全的重视,利用太阳能—土壤蓄热融雪将得以更广泛地应用;大型制冷设备换热器上结霜会严重影响换热器的效率甚至是正常使用,有效且节能地融霜有着极为重要的意义。鉴于此,本文将融雪融霜问题抽象成冰柱排的融化问题来研究,就有着相当的现实意义。本文首先利用受热面上的一排冰柱宋模仿雪或霜层的多孔骨架在空气中融化特性。通过流固界面耦合传热算法,利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对冰柱融化过程进行了数值模拟,得到了各时刻计算域的参数。通过对冰柱排在不同受热温度、水平风速、冰柱与空气接触面积和送风温度的情况下进行的数值模拟,得到冰柱在不同工况下的融化时间。结果表明:随底面受热温度的升高,融化时间有较为明显的缩短;水平风速(273K)的提高并没有明显地促进冰柱排的融化,主要是因为送风温度没有显著高于冰柱的融点;当其它定解条件相同,在一定的冰柱与空气接触面积范围内,冰柱与空气的接触面积越大,其融化的速度也相对较快。当送风温度低于冰柱的融点温度时,温度的小幅下降并不显著地延迟冰柱的融化;而当送风温度高于冰柱的融点温度时,温度的上升能较明显地缩短冰柱的融化时间。根据三维模型的数值模拟,我们得到这样的结论:不同于二维模型的模拟,在三维模型的数值模拟中,后两列冰柱融化要快些,这主要是由于Y方向上气流的影响以及温度场的原因。所得结论对融雪及换热器融霜等工程问题有一定的参考价值。